仪表专业基础知识.pdf

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1、第五节压力开关一、压力开关的作用海上油田所用的压力开关，它多安装于管线或者容器上，对流体、容器的压力进行监控,当压力信号达到开关的设定值时，开关就会进行报警、关断。压力开关为弹性膜片或膜盒的变形位置与被测量的原理大小成正比。压力从下端引入,有膜片弹性元件，上边有调节装置，用它来调节压力设定值的大小。上端为微动开关，通过电缆将信号传至中控房进行压力高低报警或关断，中控房接收所有压力开关信号。正常时为长闭状态，异常报警时为断开状态，这点在校正压力开关时应引起注意。二、结构组成压力开关主要由弹性元件和开关元件组成。如 图 131所示：开关信号输出-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

2、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _|-连接导线调节部分（调节蟠钉）传出部分（感压膜盒）图 1-31压力开关示意图三,工作原理传感部分传导压力信号，当被测压力超过调节部分的压力设定值，弹性元件的自由端产生位移直接或者经过比较后推动开关元件，使得开关元件的通断状态得到改变，从而达到控制报警、关断的目的。四、压力开关的安装如 图 1-321.压力开关不应直接安装在很可能存在振动或过热的管线上。2.压力开关应垂直安装。3.连接在管线上应配有隔离阀和放空阀。五、压力开关的调校（带电

3、调校）现场校正压力开关时，对于一些关停信号，首先要在中控房进行旁通，利用手动泵向压力开关下端（引压端）打压。对于压力高报警开关，当输入压力达到设定值时，用万用电表测量微动开关是否动作，如设点不对，请调整调节螺丝，直到设点动作为止。对于压力低报警开关，当输入压力高于设定值直到微动开关复位，然后在慢慢降压至设定值，用万用表测量微动开关是否动作，如设点不对，请调整调节螺丝直到设点正确动作为止。1 .调校所需工具：万用表、压力源和标准指示表、扳手、螺丝刀等。2.调校步骤：1）将压力开关与压力源及标准表连接好，万用表表笔与输出导线的触点相连。2）用螺丝刀将压力开关的盖子打开。3）用压力源打压，察看标准表

4、的指示值，当达到开关设定值时，观看万用表指示（开关带电调校时，万用表直流电压档，电源是2 4伏），正常时候，当压力开关动作时，电压应由0伏变为2 4伏。4）如果压力值达到而压力开关没有动作，则可用扳手调节开关的调节螺钉直到开关动作报警。压力开关放空阀隔离阀容器或管线图 1-3 2 压力开关安装图六、维护与检修1 .报警传输部分（1）检查开关触点动作是否正常。（2）检查连线有无损坏，端子连接有无松动。（3）传动杆有无变形或损坏。2.弹性元件部分（1）检查弹性元件膜盒有无松动。（2）螺丝有无松动。如果发现任何问题就要使之恢复正常，要清理污垢，将螺丝拧紧，置换受损部件等，各部件必须处在正确位置上，不

5、应有位移。第六节压力表的选择与校验一、压力表的选择正确选用压力测量仪表，是保证压力表在钻井、采油生产过程中发挥应有作用的重要一环。压力测量仪表的选用应根据钻采过程对压力测量的要求，结合其他方面的情况，加以全面的考虑和具体分析。在压力表的选择中，一般应考虑以下几个方面的问题。1.仪表类型的选用仪表类型的选用必须满足钻采生产过程的要求，例如是否需要远传变送、自动记录或报警等；同时还应考虑被测介质的物理化学性质（如温度高低、粘度大小、腐蚀性、污脏程度,是否易燃易爆等），对测量仪表提出的特殊要求；现场环境条件（如高温、腐蚀、潮湿、振动、电磁场等）对仪表类型有无特殊要求等等。总之，正确选择仪表类型是保证

6、仪表正常工作和安全生产的重要前提。2.仪表的量程范围仪表的量程范围，即仪表刻度的上、下限值，是根据被测量参数的大小来确定的。在测量压力时，为避免压力表超负荷而遭到破坏，压力表的上限值应高于被测压力的最大值。一般在被测压力较稳定的情况下，正常压力应在测量范围的50 70%。最大不应超过80%,对于脉动压力，正常压力应在测量范围的30 50%,最大不应超过60%。对于仪表下限值的要求，主要是为了保证测量精度，其被测参数的最小值不应低于全量程的1/3。3.仪表精度级的选取仪表精度级是根据测量过程中所允许的最大误差来确定的。一般地说，仪表愈精密，测量结果愈准确可靠，但绝不能认为选用的仪表精度级越高越好

7、，因为越精密的仪表一般价格越贵，操作和维修要求也愈高。因此，应在满足生产要求的前提下，本着节约的原则，正确的选用仪表精度等级。二、压力表的校验压力表经过长期使用，会由于弹簧管的弹性衰退而产生缓变误差；或是因弹性元件的弹性滞后和传动机构的磨损而产生变差；还会因为使用温度较高引起弹性模数下降而产生示值误差。所有，在使用一断图1 -3 3活塞式压力计1一测量活塞；2祛码；3活塞柱；4螺旋压力发生器；5工作液；6压力表；7一手轮：8一丝杆；9一工作活塞;10一油杯；11一进油阀；a、b、c一切断阀；d一进油阀时间后，必须定期对压力表进行校验。所谓校验，就是将被校压力表和标准压力表通以相同的压力，比较它

8、们的指示值，以校验、调校压力表的性能。所选择的标准压力表的示值是用来代表被测压力真实值的，标准压力表的最大允许绝对误差一般应小于被校压力表最大允许绝对误差的1/3,因而可以忽略它的误差。如果被校表对于标准表的读数误差，不大于被校表规定的最大允许绝对误差，且变差又小于精度，则认为被校表是合格的。常用的校验仪器是活塞式压力计，其结构原理如图1-3 3 所示，由压力发生部分和测量部分组成。压力发生部分螺旋压力发生器4,通过手轮7旋转丝杆8,推动活塞9挤压工作液。由于工作液的不可压缩性，将生产一定的压力，此压力经工作液向各处传递。工作液一般采用洁净的变压器油或薄麻油等。测量部分测量活塞1上端的托盘上放

9、有荷重祛码2,磁1插在活塞筒3内，下端承受螺旋压力发生器挤压工作液而产生的压力P的作用。当活塞1下端面因压力P作用所产生的向上的顶力与活塞本身的托盘以及祛码2的重力相等时，活塞1将被顶起而稳定在活塞筒3内的任一平衡位置上。这时力的平衡关系为：PA-(/n+mQ)g(125)(m+mn)sp=-(1-2 6)A式中 4活塞1的横截面积；m,mo-祛码和测量活塞(包括托盘)的质量；P被测压力。一般A=lcn?或0.1 cm)。因此可以方便而准确地由平衡时所加的祛码确定被测压力值。如果把被校表6上的指示压力P 和这一准确的标准压力P相比较，便可知道被校压力表误差大小。也可在阀b上接标准压力表，关闭阀

10、a,由压力发生器改变工作液压力，比较被校表和标准表上的指示值进行校验。活塞式压力计的使用操作：(1)活塞式压力计应放在环境温度为2010C,相对湿度为80%以下，周围空气不含腐蚀性气体的环境中，工作台要坚固，平稳，无振动，便于操作；(2)活塞式压力计处于水平位置，可旋转底座下的可调螺钉，用气泡水平器进行水平校准;(3)每次使用时，应用汽油将活塞式压力计各部件清洗干净，然后将油杯中加注足量的工作液，先打开a阀，通过螺旋压力发生器的挤压，将管路内的空气排出，再关a阀，打开进油阀d,旋转手轮7,使工作活塞9退出，吸入工作液，直到数量足够为止。关闭d阀，然后才能投入使用；(4)校表时，装上被校的压力表

11、，并打开针形阀。然后旋转手轮，使之产生初压，使承重托盘上升至定位指示筒(板)上的刻度相齐为至；(5)逐渐增加祛码重量，以产生所需的校验压力值。增加祛码时，需旋转手轮，使承重托盘不下降，同时必须使托盘和祛码一起按顺时针方向旋转，克服摩擦阻力的影响。旋转速度保持在30 120转/分；(6)与校验压力达到所需的最大压力后需减压时，可反向旋转手轮，工作活塞退出，使压力下降后，再将祛码减至一定的压力值；(7)校验完毕，旋转手轮，退出工作活塞，逐步卸去祛码，打开油杯阀门使压力压力降至零，然后关闭活塞柱与被校表接头下的针形阀，旋转手轮，挤压工作液，使其全部进入油杯中。然后关闭油阀d,擦洗干净，罩上罩布。第二

12、章流量测量一、流量测量基本概念在海上采油平台，为了有效地进行生产操作和控制，经常需要测量生产过程中各种介质（液体、气体和泥浆等）的流量，以便为生产操作和控制提供依据。同时，为了进行经济核算，经常需要知道在一段时间（如一班、一天等）内流过的介质总量。所以，介质流量是使生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。一般所讲的流量大小是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。而在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值,称为总量。流量和总量有的用重量表示，可以用质量表示，也可以用体积表示。单位时间内流过的流体以质量表示的称为质量流

13、量，常用符号M 表示。以体积表示的称为体积流量，常用符号 Q表示。以重量表示的称为重量流量，常用符号G表示。若流体的密度是p,则体积流量与质量流量之间的关系是：G =Q y 或 Q=（2 1），/M =Q p 或 Q=一 （2-2）P如以t 表示时间，则流量和总量之间的关系是：（t tQ =J Qdt；M=j Mdt G =J Gdt；（2-3）0 0 0测量流体流量的仪表一般叫流量计或流量表；测量流体总量的仪表常称为计量表。然而两者并不是截然划分的，在流量计上配以累积机构，也可以读出总量。常用的流量单位有吨每小时（t/h）、千克每小时（k g/h）、千克每秒（k g/s）、立方米每 小 时（

14、n?/h）、升每小时（L/h）、升 每 分（L/m i n）等。测量流量的方法很多，其测量原理和所应用的仪表结构形式各不相同。目前有许多流量测量的分类方法，本书仅举一种大致的分类法，简介如下。1 .速度式流量计这是一种以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。例如差压式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰式流量计等。2.容积式流量计这是一种以单位时间内所排出的流体的固定容积数目作为测量依据来计算流量的仪表。例如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。3,质量流量计这是一种以测量流体流过的质量M为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计直接测量质量流量。例如量

15、热式、角动量式、陀螺式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度与容积流量经过运算求得质量流量的。质量流量计具有测量精度不受流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点，是一种发展中的流量测量仪表。第一节常用流量测量基本原理1 .差压式流量计差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。在单元组合仪表中；由节流装置产生的压差信号，经常通过差压变送器转换成相应的标准信号（电的或气

16、的），以供显示、记录或控制用。(1)节流现象与流量基本方程式节流现象流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。节流装置包括节流元件和取压装置，节流元件是能使管道中的流体产生局部收缩的元件，应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴,文丘里管等。下面以孔板为例说明节流现象。具有一定能量的流体，才可能在管道中形成流动状态。流动流体的能量有两种形式，即静压能和动能。流体由于有压力而具有静压能，又由于流体有流动速度而具有动能。这两种形式的能量在一定的条件下可以互相转化。但是,根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动能，再加上克服流动阻力的能量损失，在没有外加能

17、量的情况下，其总和是不变的。图21表示孔板前后流体的速度与压力的分布情况。流体在管道截面I前，以一定的流速匕流动。此时静压力为 匕 在接近节流装置时，由于遇到节流装置的阻挡，使靠近壁处的流体受到节流装置的阻挡作用最大，因而使一部分动能转换为静压能，出现了节流装置入口端面靠近管壁处的流体静压力升高，并且比管道中心处的压力要大，即在节流装置入口端面处产生一径向压差。这一径向压差使流体产生径向附加速度，从而使近管壁处的流体质点的流向就与管道中心轴线相倾斜，形成了流束的收缩运动。由于惯性作用，流束的最小截面并不在孔板的孔处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面n 处达到最小，这时流速最大，达到之,随后流束

18、又逐渐扩大，至截面n 后完全复原，流速便降低到原来的数值，即 匕=匕。由于节流装置造成流束的局部收缩，使流体的流速发生变化，即动能发生变化。与此同时，表征流体静压能的静压力也要变化。在I截面，流体具有静压力为。到达截面n,流速增加到最大值，静压力就降低到最小值02。而后又随着流束的恢复而逐渐恢复。由于在孔板端面处，流通截面突然缩小与扩大，使流体形成局部涡流，要消耗一部分能量，同时流体流经孔板时，要克服摩擦力，所以流体的静压力不能恢复到原来的数值0/,而产生了压力损失Pl 一节流装置前流体压力较高，称为正压，常以“+”标志；节流装置后流体压力较低，称为负压(注意不要与真空混淆)，常以“一”标志。

19、节流装置前后压差的大小与流量有关。管中流动的流体流量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装置测量流量的基本原理。值得注意的是：要准确地测量出截面I与截面I I处的压力p/、P2/是有困难的，这是因为产生最低静压力02 的截面I I的位置随着流速的不同会改变的，事先根本无法确定。因此实际上是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后的压力变化的。因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。(2)流量基本方程式流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本流量公式。它是根据流体力

20、学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的，即：M -asF0 2/7,A F (2 5)式中 二一 流 量 系 数，它与节流装置的结构形式、取压方式、孔口截面积与管道截面积之比机、雷诺数&、孔口边缘锐度、管壁粗糙度等因素有关；膨胀校正系数，它与孔板前后压力的相对变化量、介质的等端指数、孔口截面积与管道截面积之比等因素有关。应用时可查阅有关手册而得。但对不可压缩的液体来说,常取 =1；Fo节流装置的开孔截面积；P节流装置前后实际测得的压力差；节流装置前的流体密度。由流量基本方程式可以看出，要知道流量与压差的确切关系，关键在于a的取值。a是一个受许多因素影响的综合性参数，对于标准节流装置，其值

21、可从在有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。所以，在进行节流装置的设计计算时，是针对特定条件，选择一个值来计算的。计算的结果只能应用在一定条件下。一旦条件改变(例如节流装置型式、尺寸、取压方式、工艺条件等等的 改 变)，就不能随意套用，必须另行计算。例如，按小负荷情况下计算的孔板，用来测量大负荷时流体的流量，就会引起较大的误差，必须加以必要的修正。由流量基本方程式还可以看出，流量与压力差如 的平方根成正比。所以，用这种流量计测量流量时，如果不图2 2 孔板断面示意图加开方器，流量标尺刻度是不均匀的。起始部分的刻度很密，后来逐渐变疏。因此，在用差压法测量流量时，被测流量值不应

22、接近于仪表的下限值，否则误差将会很大。(3)标准节流装置差压式流量计由于使用历史长久，已经积累了丰富的实践经验和完整的实验资料。因此,国内外已把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置”。标准化的具体内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。例如，标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细规定。如图22所示，其中 应在0.2 0.8之间；D最小孔径应不小于12.5mm；直孔部分的厚度力=(0.005 0.02)0 ；总厚度H e 2,于是4、6两端输出的总电势e1-e20。当铁心向下移动时，情况与上移正好相反，即输出的总电势e-e2 P 2,两边作用

23、力对B产生一个顺时针方向的合力矩。在此力矩作用下，腰 轮B顺时针转动，并通过外驱动齿轮带动A逆时针转动。图2 10 腰轮流量计的工作过程1壳体：2转动轴：3浜动齿轮：4一腰轮：5一计量到图2 11(b)位置时，腰 轮A所受入口侧压力P的受压面积增大了一段，出口侧受压力P2作用的面积则减小了相同一段。压力差Pl-P 2在这段面积上的作用力使A有一逆时针转向的力矩。腰轮B受力情况与A相似，其上仍有一顺时针转向力矩，只是比(a)位置有所减小。在这两个力矩作用下，A逆时针转动，吸入一部分流体，B顺时针转动，开始把计量室内流体排出。到图2 11(c)位置上时，腰轮A受力与(a)位置时腰轮B相似，逆时针转

24、向的力矩达到最大，而B在此时与(a)位置时A相似，作用力矩减小为零。在A上力矩作用下，A逆时针转动，流体吸满一计量室。通过驱动齿轮，使B仍顺时针转动，继续排出液体。到图2 11(d)位置时，A上力矩减小仍有逆时针力矩作用，B上顺时针力矩增大，不再为零。A仍逆时针转动，开始排出流体，B仍顺时针转动，开始吸入流体，下一步转子又转动回(a)位置。这样，A、B两腰轮交替产生作用力矩，相互推动着旋转，周而复始，连续转动下去，同时把腰轮与外壳、隔板间形成的计量室内的流体，不断地从入口吸入、分隔、排出到出口。如上分析，从(a)到(d)再到(a)时，流量计排出两个计量室体积的流体。因而腰轮每转一周，可将四个计

25、量室体积的流体排出流量计。只要测出腰轮的转数N就可以确定流过流量计体积总量的大小，即Q=4NV0(2-1 8)式中，V。是计量室体积。转 数N经过传动齿轮送到积算机构，就可由机械累加计数器进行流体总量显示。另外，测量腰轮转速n,就可求得流体的瞬时流量q”即q=4叫 (2-1 9)二、腰轮流量计的显示部分腰轮流量计的显示部分(表头)，主要用来显示流体总量。在大型腰轮流量计中，有的还有瞬时流量显示、定量计量、容差调整、温度补偿、信号远传等装置。1.总量积算结构 在腰轮流量计中，腰轮转数N通过联轴器传递到表头。在表头内，具有一系列的传动齿轮、调整齿轮与机械计数器。腰轮转数通过传动齿轮，取得一个恰当的

26、传动比后，使机械计数器的数字轮转动，显示流过流量计的体积值。在这里传动齿轮起到了流量换算作用，即流量计通过单位体积流体，使腰轮转No转时，经传动齿轮减速，使指针转一周，同时使机械计数器数字轮(个位)转1/10圈，数字轮示数增加一字，以显示出流体总量增加一个单位体积。例如，设腰轮流量计计量室容积为Vo=O.125xl(y2m 3,当腰轮转动No=2OO转时，流量计排出流体体积V=4NoVo=4x2OOxO125xl(y2=l(m3)。传动积算机构中，传动齿轮系的总传动比若为i=0.0 0 0 5,那么，腰轮的转动通过齿轮传动后使计数器个位数字轮转动0.1转，数字轮转过一字，表明流体流过体积增加I

27、n?。一般地，腰轮流量计的累加计数器有57位，有的有一指针和一百分刻度盘。指针转一周，末位数字轮换一个字，指针刻度盘的单位为10升。流量积算机构中的机械计数器的数字轮上除有数字外，字轮两侧均有齿轮，以配合字轮上方的进位齿轮实现进位功能。表头中的传动齿轮，最后只驱动末位数字轮转动。其它高位数字轮都是通过进位齿轮逐级向上驱动的。2.瞬时流量显示与信号远传瞬时流量可以通过两种途径得到，一是从指针转一圈所代表的流量及所用时间去推算，二是用瞬时流量显示器直接指示瞬时流量值，如图2 1 1。瞬时流量显示器是在表头传动齿轮中装上一个小型发电机，发电机的转速和流量成正比，所以可将流量的大小转换为电流的大小，并

28、经整流后用直流电流表指示出来。为了实现流量的远距集中显示和流量计标定需要，可以在表头内设置发讯装置。将腰轮转数转换成相应的电脉冲数，远传后由显示仪表对脉冲信号进行累积、计数处理，以显示流体的流量与总量。图 2 -11就地指示表盘和指针三、腰轮流量计的特性与应用1 .腰轮流量计的特性腰轮流量计是采用直接累加流体体积的方法测量流体总量的，其测量精度较高。流量的大小、流体的性质（密度、粘度）、工作状态对其测量的精度影响较小。但是，由于腰轮和外壳内壁之间总是存在一定的间隙，必然会引起流体泄漏，造成泄漏误差。腰轮式流量计的泄漏误差，与流体的流量、温度、粘度有关。在小流量下，流量计腰轮转速较低，泄漏量相对

29、被测总量来说比较大，其相对误差较大，尤其对于低粘度流体更为严重。随着流量的增大，泄漏误差相对减小，在一定的流量范围内，泄漏误差变化也很小。这一流量范围即为该流量计的测量范围。超过此范围，流量太小时泄漏误差较大；流量太大时，将加剧转动部分的振动与磨损，降低使用寿命。流体的粘度对泄漏误差的影响也较大。流体粘度越大，其泄漏量越小，泄漏误差也越小。所以，容积式流量计比较适合于测量高粘度介质。通过采用双（对）转子方式，解决了腰轮流量计由于角加速度引起的振动问题。另外，由于腰轮式流量计的腰轮是靠流量计前后的压力差来驱动的，所以腰轮式流量计的压力损失是比较大的。压力损失除了与流体流量有关外，还与流体的粘度有

30、关，同一流量下，流体粘度越大，其压力损失越大。2 .腰轮流量计的使用腰轮流量计在安装和使用过程中应注意以下个下问题。（1）应根据被测流体的瞬时流量、工作温度、介质压力、管道直径、粘度大小及腐蚀性，合理选择流量计的规格和材料。（2）安装流量计之前必须彻底清洗上游管道以防止杂物进入流量计。（3）流量计多以水平安装，但必须有旁通管道和阀门，以便拆装和维修。流体流向应和流量计上箭头标志所示方向相同，不得装反。（4）流量计前必须安装过滤器，防止固体颗粒杂质进入流量计。当被测液体含有气体时则应在流量计前加装气体分离器，以保证测量精度。图2 1 2表示一种典型的油品计量用流量计安装流程。图2-1 2 流量计

31、安装（5）被测流体的瞬时流量，应在流量计额定流量范围内。流量太小，泄漏误差较大；流量太大，则会加剧转动部件磨损。（6）被测流体的温度不准超过规定使用温度，以免转动部件热膨胀造成流量计转子卡死现象。（7）腰轮式流量计应定期检验标定，以保证流量计的测量精度。同时应对各转动元件定期注润滑油。表前过滤器也应定期清洗。（8）调节流量的阀门应安装在流量计的下游，以便使被测介质总充满流量计内部腔体。并在流量计的下游有足够背压，以保证流经流量计的介质全部为液体状态。四、腰轮流量计的故障和检修腰轮流量计在使用过程中可能发生的故障及检修方法可参照表2 I表2-1腰轮流量计在使用过程中可能发生的故障及检修方法故障现

32、象原 因措 施转子不转动1.过滤器堵塞2.杂质进入流量计，使转子卡死1.清洗过滤器2.检查过滤网有无损坏和清洗流量计内部转子转动正常而计数器不计数1.变速齿轮啮合不良2.各连接部分脱钾或销子脱落1.卸下计数器，检查各级变速器和计数器2.检查磁性联轴器，或机械密封联轴器传动情况（注意：不要使磁性联轴器承受过大的转矩，否则，会因产生错极而去磁）机械密封联轴器泄露1.压盖过松2.填料磨损1.拧紧压盖2.更换密封填料，加添密封油误差变负（指示值小于实际值）1.流量超出规定范围2.介质粘度偏小3.转子等转动部分不灵活1.使流量计在规定范围内运行或换流量计规格2.粘度偏小，可重新标定。更换调整齿轮进行修正

33、3.检查转子、轴承、驱动齿轮等，更换磨损零件误差变正（指示1.流量有大的脉动1.减少管路中流量的脉动2.介质内混入气体2.加装排气器值大于实际值）3.介质粘度偏大3.重新标定，更换调整齿轮对进行修正第六节涡轮流量计涡轮流量计是一种速度式流量计。流体通过流量计时，使流量计壳体内的叶片式涡轮转子旋转，旋转的速度随流量的大小而变化，在一定测量范围内，涡轮转速和流量成正比。由于涡轮流量计具有精度高、反应快、体积小、可测脉动流量、耐高压，使用温度范围宽、量程宽、压力损失小、抗干扰能力等优点，目前已被广泛用于石油、化工生产的测量中。一、涡轮流量计的结构及工作原理涡轮流量计由涡轮流量变送器和显示仪表两大部分

34、组成涡轮流量变送器主要由壳体、涡轮、导流器、支承叶轮的轴承、磁电感应转换器和前置放大器等部分组成。如图2 13。涡轮用高导磁系数的不锈钢材料制成，叶轮芯上装有数片螺旋叶片，流体作用于叶片上使之旋转。为了减小流体作用在涡轮上的轴向推力，通过涡轮前轴承处的节流作用，在前轴承上造成一低压区，以产生一个与轴向推力方向相反的静压差作用力作用在涡轮上，以抵消流体的轴向推力。这样可以减小涡轮轴对轴承的磨损和摩擦阻力，提高变送器的寿命和测量精度。导流器由导向片及导向座组成。流体通过导流器时被导直流向，以避免流体的自肇改变流体与涡轮叶片的作用角度，稳定流向，保证测量精度。导流器还起支承叶轮的作用。图 213 涡

35、轮流量变送器1壳体；2前导流器；3前置放大器；4一磁电转换器；5涡轮；6后导流器；7轴承磁电感应转换器由线圈和磁钢组成。液体从流量计入口经过导流器整流，使流束平行轴线流入涡轮。导流器上的导流方向与螺旋形叶片平行，经整流后的流束流入由螺旋形叶片组成的涡轮，推动涡轮旋转，从涡轮流出的流体再经过出口导流器将流体整流成与轴线平行的流束，以减小压力损失。在叶轮的上端，对着叶轮的部位，在非导磁材料制成的壳体上，装有一个感应线圈，线圈的中心装有一块永久磁钢。当由导磁材料制成的螺旋形叶片边缘通过感应线圈下端时，周期地改变线圈磁路的磁阻，使通过线圈的磁通发生变化，在感应线圈内部产生与流量成正比例的脉冲信号，该信

36、号经过线圈引出线进入前置放大器放大，然后远传至显示仪表。由于磁电转换器无需齿轮传动机构和密封装置与涡轮联系，使涡轮无额外负载，因而该流量计测量精度高、反应快、耐压高。综上所述，不难理解脉冲信号的频率与被测流体的流量成正比，即Q =4 /(2-20)NV =(2-21)彳式 中&仪表常数，1/nAf变送器输出信号频率，1/s；Q被测体积流量，m3/s；N一传感器输出的脉冲数；V被测流体的累积流量，n?。在一定的流量范围内，自基本不变，所以把。又称之为仪表常数。值得注意的是，流体物理性质对仪表常数有较大的影响。&的含义是单位体积流体流过变送器时，变送器输出的电脉冲数，即脉冲数/升。但变送器的流量系

37、数并非常数，只是当流量大于某一数值时.，在一段区间内可以近似认为是常数。因此，涡轮流量计受测量范围的限制。仪表出厂时，一般制造厂都是用水检定后取其测量范围内g 的平均值作为仪表常数。当被测介质及工作状态不同时应重新标定，特别是当介质粘度变化大于5xl0-6m2/s 时&应另行标定后确定。二、涡轮流量计显示仪表涡轮流量计的显示仪表，实际上是一个脉冲频率测量和计数的仪表。根据单位时间的脉冲数和一段时间的脉冲计数，分别指示出瞬时流量和累积流量。1.总量积算由式（221）可知，在一段时间内，流体总量V 为总脉冲数除以仪表常数 由于 值在涡轮流量计出厂时己经给出，它可能是整数或小数值，并因变送器的不同也

38、有所不同。因此累计积算器要设定一个可以任意选择的系数器，以设定正确的系数0 将脉冲数换算为流体的总量。能够实现累计积算的方案很多，这里仅简单介绍一种除法方案。如图214是应用除法方案数字积算器组成的原理图。总量积算器由整形电路、四位十进制计数器、系数器和与门组成换算单元，每个十进制计数器又由四个双稳触发器组成，触发器的四个输出分别与四层波段开关的各层相连组成系数器。根据配套的涡轮流体变送器的流量系数1 数值，在 0 9999之间任意选择设定系数。由变送器前置放大器送来的脉冲信号，经整形后，成为个有一定幅度和满足前沿要求的方波信号，将此信号送入换算单元，换算单元每输出一个脉冲信号便拖动电磁计数器

39、走一个数字，此表明已有一个单位体积的流体流过变送器。同时，换算单元的输出脉冲信号触发回零单稳，使各十进计数器复位至零，准备下次继续计数。例如，涡轮流量计变送器的仪表常数g=16.25（脉冲/升），将系数器旋纽分别置于1、6、2、5（即设定系数K=1625）,则每当计数器收到1625个脉冲的瞬时，与门导通并发出一个脉冲信号，触发拖动单稳翻转，输出一个方波，经功率放大后，拖动计数器的最低位走一个数字，表示有100升流体流过变送器，从而实现了逢K 进一的除法运算，显示出流体总量。此种方案设定系数方式较简单，可以直接将变送器的流量系数纳入系数器。只要将设定系数K 纳入，积算器便可以逢K 进一，显示出流

40、体总量。但此方案不便于实现瞬时流量的数字显示。2.瞬时流量显不瞬时流量的指示是通过对输入脉冲整流来实现的。即将脉冲信号进行放大和整流后，将信号频率变成整流电流的大小，再利用微安表便可以指示出与脉冲频率成正比的电流值，以反映出瞬时流量的大小。各型显示仪其瞬时流量显示电路各不相同，这里不再介绍了。图2 14 涡轮流量计指示仪表1 一涡轮流量计的感应线圈；2-前置放大器；3-输入放大器；4一整形电路；5-脉冲电流转换电路；6一指示仪表；7一自检用震荡器：8-系数设定器：9 一与门；1 0-单稳；11 一回零驱动；12驱动器；13-电磁计数器三、涡轮流量计的安装1.管道的配置在涡轮流量计的上、下游都必

41、须有足够的直管段，用来平直因管道的接头配件等引起的流体扰动，防止对测量精度的影响。上游侧的直管道应在20D(1)为管道的直径)，下游侧直管道的长度不应小于5D。连同流量计和稍大于15D的管道区称作流量计工作区。2.安装BROOK涡轮流量计是一种高精度的测量设备，安装时要格外小心。该流量计必须水平暗转，流量计的水平线与实际理想水平线的偏离不不大于3。流量计的位置建议放在高压部位,即上游远离阀门，下流远离泵。在管道的地点处容易沉降固体杂志和冷凝液，所以涡轮流量计不应安装在管道的低点。涡轮流量计是一个有特别严格公差要求的精密仪表，必须在其上游安装过滤器，过滤掉所有的杂质，保证叶轮不被损坏。任何新的或

42、拆下的部件都必须严格清洗后才能安装回去。安装时要注意流量计的方向，标 有INLET的为流体流入口，方向千万不能安装错误，否则将严重影响测量精度和仪表的重复性，并且叶轮容易损坏。安装时垫片不得突入管内，否则会造成流场偏移，是流量系数发生偏移。3.维护涡轮流量计是一种精密仪表，要长时间保持高精度的流量测量，除注意使用事项外，还得定期保养维护。(1)定期清洗流量计前的过滤器，一般要求每半年清洗一次；(2)检查捡拾线圈，如果捡拾线圈的电阻减小要及时更换(捡拾线圈的电阻一般为2.5 K欧 姆)；(3)防止前置放大器的防潮，保持电路板的干燥；(4)防止流量计的振动。四、涡轮流量计的使用与维护使用涡轮流量计

43、必须注意以下几点：(1)要求被测介质洁净，以减小对轴承的磨损，并防止涡轮被卡住，所以应在涡轮变送器前装过滤装置。(2)介质的密度和粘度的变化对指示值有较大的影响。由于变送器的仪表常数C 一般是在常温下用水标定的，所以被测介质及工作状态不同时应重新标定。对于相同的液体介质，密度受温度、压力的影响很小，一般可忽略不计。但对于气体介质，由于密度受温度和压力变化的影响较大，除影响流量系数外，并且直接影响仪表的灵敏限。因此在用涡轮流量计测量气体流量时，必须对密度进行补偿。另外当介质粘度发生变化时，其仪表常数和线性范围也会发生改变。因此当介质粘度变化大于5 x l(y 6 m 2/s 时，应作重新标定。(

44、3)流量变送器的安装方式要求水平安装，并保证变送器前后有一定的直管段。一般入口前直管长L 仑1 0 D,出口直管段长L 2 2 5 D(D 为管道内径)流量调节时应缓慢进行，并应调节流量计下游的阀门(一般上游阀门全开)，以保证测量的准确性。(4)由于工作时叶轮高速运转，轴承有磨损，因此在使用一段时间后应重新更换轴承，并重新进行标定。(5)应避免较大的磁场干扰。(6)如果显示仪表指示不稳定或不符合流量变化规律，应查显示仪表是否有故障；检查叶轮上是否有赃物；轴承是否磨损严重和确认流量本身是否稳定。第七节质量流量计在原油集输工艺过程，对于原油的储存，经济核算等所需要的都是质量或重量，并非体积，所以，

45、在测量工作中，常常需要将已测出的体积流量乘以密度换算成质量流量。由于密度是随流体的温度、压力而变化的，因此，在测量体积流量时，必须同时检测出温度、压力变化比较频繁的情况下，不仅换算工作麻烦，有时甚至难以达到测量目的。采用质量流量测量这就从根本上提高了流量测量精度，省去了繁锁的换算和修正，这对于某些以介质质量流量控制的生产过程、产品的核算等工作带来极大的方便。目前，质量流量的测量方法主要有直接式(直接反映出质量流量)、推导式(同时检测出体积和密度，计算得出质量流量)两种方式。下面只介绍直接式质量流量计。一、热式质量流量计热式质量流量计是根据流动的流体与热源(外部置入流体的加热体或测量管外的加热体

46、)之间热量的交换量与流体质量流量有关而设计的流量计。当前较常用的有两类：热分布式(量热式)质量流量计和插入式热式质量流量计。前者是从薄壁测量管外壁绕加热丝，因此不适合中等以上口径；后者则是将两温度传感器(热电阻)分别置于气流中两金属细管内，其中一个热电阻测得气流温度了，另一个热电阻所在的金属细管经恒功率加热，其温度为T v，由于气体的流动，温差(人一T)的变化与质量流量有关。若调节加热功率，保持温差一定，则功率随流量的增加而增加。这种方法称为功率消耗测量法，在大口径插入式热式质量流量计中应用较广。热式质量流量计的优点主要是可用较低的成本测量大口径洁净气体，从低流速（0.02m/s）到高流速（6

47、0m/s）都可测量，压力损失小，安装维护方便。缺点是：1）必须预先知道气体的组分，对含有未知组分的气体，精确度受影响；2）动态反应慢；3）含有粘附杂质的气体不宜用。主要技术数据：直径：10mm 900mm；测量温度：-40+200；精度：1%。二、科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计（以CMF-DZIH型为例）是集光、机、电技术于一体的流量计，可直接用来测量管道中介质的质量流量及总量、温度、介质的密度，并间接测量体积流量及总量、溶液的浓度以及较均匀混合的两种液体各自的浓度等参数。这种流量计对安装的要求低，抗干扰能力强，测量精度高、量程比大，工作稳定可靠，测量范围宽，适用于实时在线测量和实时在线

48、监控。且易清洗，具备自排空功能。CMF-DZIH型质量流量计是根据科里奥利力（简称科氏力）原理来测量流体的质量流量。当流体在振动着的管道中流动时，流体在管道横向将产生加速度。横向加速度可分为两部分,一部分单纯是由管道振动引起的；另一部分是因管道振动和流体流动耦合引起的。后者就是通常所说的科氏加速度，流体相应的惯性力即为科氏力，此作用力使管道产生附加扭曲。CMF-DZIII型质量流量计由传感器和二次仪表（变送器）两部分组成，传感器与二次仪表之间由一多芯屏蔽电缆相连。1.传感器传感器是质量流量计的一次仪表部件，它由外壳、振动驱动器、信号检测器及温度测量元件等主要部件组成。其基本功能是使U 型测量管

49、在振动驱动器的作用下处于等幅振动状态，同时将实时检测U 型测量管的流体的质量流量、密度和温度有关的许多信息传输给二次仪表（显示仪）。CMF-DZHI型质量流量计工作时，U 形管一直处于振动状态。当 U 形管中有介质流动时，流动与振动的耦合作用，使 U 形管产生附加位移，此附加位移与U 形管中介质的质量流量有关，因此可通过测量此附加位移确定u 形管中介质的质量流量。CMF-DZIII型质量流量计在工作时与管道中的点流速及其在管道截面上的流速分布无直接关系。因此，首先测量与管道中的流速分布无关，它允许不同截面上有不同的流速分布,甚至有局部回流，从而，它对上下游的管道不需要有特殊要求，也不要求管道中

50、的流动必须符合某些标准；其次，测量结果与管道中流体的物理性质无关，仪表系数K 不会因雷诺数的改变而改变，所以有非常宽的量程比和良好的线性度；第三，对不可压缩液体，有关瞬时流量的测量与U 形管中流动的历史无关，即使对非稳定（非定常）流动，也可以得到可靠的准确测量结果.2.二次仪表二次仪表是一个多功能装置，它由电源、模拟电路、数字电路和输出等部分组成。二次仪表的基本功能是：（1）激励并维持一次仪表的U 型管作等幅振动，其振动频率始终跟踪它们的自振频率；（2）接受一次仪表传来的基本信号并将这些信号转换为流量、温度、密度等参数；（3）将流量、温度、密度等参数根据要求显示出来或送打印或送微机作进一步处理